شناسایی ستارهای با بالاترین سرعت در کهکشان راه شیری؛ غول جاذبهای که با سرعت ۲۵ هزار کیلومتر در ثانیه به دور سیاهچاله میچرخد
این ستاره، که به نام «اس ۳۰۱» (S301) شناخته میشود، همزمان با گردش به دور «کمان ای*» (*Sgr A)؛ سیاهچالهای که در قلب کهکشان قرار دارد، با سرعت ۲۵ هزار کیلومتر بر ثانیه در کهکشان ما در حال حرکت است.
این ستاره از هر ستاره دیگری که تا به امروز مشاهده شده است، نزدیکتر به سیاهچاله است. راینهارد گنتسل، مدیر موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک (MPE) و دریافتکننده جایزه نوبل، اعلام کرد که به همین خاطر دانشمندان معتقدند این ستاره یک «پنجرهی جدید به ویژگیهای بنیادی فضاـزمان در نزدیکترین محیط به سیاهچاله» میگشاید.
فلیکس مانگ، دانشجوی دکترا در موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک (MPE) و نویسنده مقاله اخیر در خصوص این سیاهچاله، بیان داشت: «ویژگی منحصر به فرد این ستاره در مدار بسیار فشردهای است که به دور «کمان ای*» میچرخد؛ طی یک دوره ۸.۷ ساله یک دور کامل میزند و در نزدیکترین حالت تا فاصلهای برابر با ۱۲ برابر فاصله زمین تا خورشید، به سیاهچاله نزدیک میشود. چنین چیزی بینظیر است.»
زمانی که این [ستاره] از نزدیکترین نقطهاش به سیاهچاله عبور کند، سرعتش به ۱۰۰ هزار برابر سرعت یک هواپیمای تجاری یا ۸ درصد سرعت نور خواهد رسید. این ویژگی آن را به رکورددار سریعترین ستاره در کهکشان ما تبدیل میسازد.
علاوه بر این، این ستاره در فاصلهای از سیاهچاله میچرخد که بیش از هر ستاره دیگری به آن نزدیک است؛ فاصلهای معادل فاصله سیاره زحل از خورشید ما. از آنجایی که به این حد نزدیک میشود، میتوان از آن برای اندازهگیری چرخش سیاهچاله استفاده کرد.
دانشمندان بر این باورند که سیاهچاله ما همانند تقریباً هر جرم دیگر در جهان، در حال چرخش است. نظریه نسبیت عام اینشتین مدعی است که سیاهچاله در حال دوران، فضایزمان اطراف خود را با خود میکشد و مدار ستارههای نزدیک را نیز تحت تأثیر قرار میدهد.
این بدان معناست که اخترشناسان میتوانند با استفاده از این ستاره، چرخش سیاهچاله را مورد اندازهگیری قرار دهند و به یک درک عمیقتر از یکی از نظریههای اساسی در مورد گیتی دست یابند. اشتفان گیلسن، پژوهشگر موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک (MPE) که در این تحقیق جدید مشارکت کرده است، اظهار داشت: «برای نخستین بار، واقعاً قادر به اندازهگیری چرخش یک سیاهچاله فوقالعاده بزرگ بهطور مستقیم خواهیم بود؛ این یک آزمون کلیدی برای نظریه اینشتین است.»
این ستاره با استفاده از تداخلسنج تلسکوپ بسیار بزرگ واقع در رصدخانه جنوبی اروپا شناسایی شد. این سیستم قابلیت ترکیب نور چهار تلسکوپ مختلف را داراست تا یک تلسکوپ «مجازی» با قدرت تفکیک فوقالعاده بیشتری ایجاد کند.
این امکان به پژوهشگران اجازه داد تا لأولین بار در سال ۲۰۲۳ این ستاره جدید را رصد کنند و از آن زمان تاکنون، به امید حصول درکی بهتر از مسیر آن، آن را تحت نظر دارند. آنها توانستند مسیر حرکت آن را تا سال ۲۰۱۷ شناسایی کنند و دریافتند که در اوایل سال ۲۰۲۳ به نزدیکترین فاصله خود از سیاهچاله رسیده است.
ماهیت این ستاره و واقعیت اینکه دانشمندان معتقدند ستارهها نمیتوانند در چنین نزدیکی از یک سیاهچاله شکل بگیرند، نشان از آن دارد که این ستاره در گذشته بخشی از یک سیستم دوتایی بوده که کمان ای* آنها را از هم فاصله داده است. در ادامه، «اس ۳۰۱» (S301) در تله گرانشی سیاهچاله گرفتار شد و ستاره دیگر احتمالاً با نیرویی به شدت قوی به بیرون پرتاب شده به طوری که انتظار میرود به طور کامل از کهکشان دور شده باشد.
پژوهشگران امیدوارند که بررسی این ستاره را با استفاده از تلسکوپهایی که در آینده به کار گرفته خواهند شد ادامه دهند. این ستاره در سال ۲۰۳۱ بار دیگر به نزدیکترین فاصله خود از سیاهچاله خواهد رسید. این زمان میتواند برای درک بهتر این ستاره و مسیر حرکتیاش مهم باشد و ممکن است در نهایت منجر به شناخت عمیقتری از چرخش سیاهچاله شود.
نتایج این پژوهش در مقالهای تازه با عنوان «کشف ستارهای حساس به چرخش کمان ای*» که در مجله نیچر (Nature) منتشر شده است، گزارش شده است.
